石河子乌奎高速越方案.docx
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石河子乌奎高速越方案
西气东输三线西段工程
（二标段）
新疆石河子市段AG026-AG027号桩高速公路顶管穿越
0
施工使用
版本
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编制人
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目录
1编制依据3
1.1EPC下发文件3
1.2图纸资料3
1.3施工技术标准及验收规范3
2工程概况3
2.1概要4
2.2地质、地貌4
2.3水文、气象5
2.4人文、交通5
3组织机构及施工部署5
3.1管道顶管穿越等级公路组织机构5
3.2施工部署6
4主要工序及施工措施6
4.1施工准备6
4.2修施工便道7
4.3施工场地7
4.4测量放线7
4.5作业坑周围降水7
4.6作业坑开挖及支护7
4.7顶管设备安装就位9
4.8顶管作业10
4.9顶管质量控制与误差校正12
4.10设备、材料吊拆14
4.11穿越主管预制14
4.12穿越管段的穿越发送17
4.12.3牵引主管穿越17
4.13封堵、排气管安装18
4.14硅管套管安装19
4.15回填、恢复地貌19
5主要风险危害19
6顶管穿越施工机具配置21
6.1施工设备、机具表21
6.2措施用料表22
7人员配备（不包括主线路焊接）23
8施工进度计划23
9HSE与质量保证措施23
9.1HSE保证措施23
9.2质量保证措施25
1编制依据
1.1EPC下发文件
1.1.1西气东输三线管道工程线路施工技术要求；
1.1.2《西气东输三线西段工程新疆石河子市段高等级公路穿越岩土工程勘察报告》（12776详地07）
1.1.3《西气东输三线西段工程新疆石河子市段乌奎高速穿跨越工程测量》（12776施测01-07）
1.2图纸资料
1.2.1《顶进混凝土套管穿越公、铁路、古长城通用图》储-13945/5；
1.2.2《管沟断面通用图》线-L658/1；
1.2.3《警示牌通用图》线-L658/4；
1.2.4《管沟标志桩布置通用图》线-L658/5；
1.2.5《排气管保护措施通用图》线-L658/13；
1.2.6《线路施工技术要求》线-L660/明；
1.2.7新疆石河子市乌奎高速Ⅰ顶管穿越施工图（石河子高速公路AG026-AG027三合一图）
1.3施工技术标准及验收规范
1）《油气输送管道线路工程抗震技术规范》GB50470-2008
2）《钢质管道焊接及验收》SY/T4103-2006
3）《石油天然气金属管道焊接工艺评定》SY/T0452-2002
4）《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006
5）《油气输送管道穿越工程施工及验收规范》（GB50424-2007）
6）《油气管道线路标识通用图集》CDP-M-OGP-PL-008-2010-1
7）《关于处理石油管道和天然气管道与公路相互关系的若干规定》（试行）（78）交公路字698号，（78）油化管道字452号
8）（22）《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640-2010）
9）《西气东输三线管道工程热煨弯管双层熔结环氧粉末外防腐层技术规范》（Q/SYGJX0205-2012）
10）《西气东输三线管道工程钢质管道三层结构聚乙烯防腐层技术规范》（Q/SYGJX0206-2012）
11）《西气东输三线管道工程内壁减阻涂层技术规范》（Q/SYGJX0207-2012）
12）《西气东输三线管道工程冷弯管技术规范》（Q/SYGJX0208-2012）
13）《西气东输三线管道工程线路工程施工技术规范》（Q/SYGJX0209-2012）
14）《西气东输三线管道工程线路焊接技术规范》（Q/SYGJX0210-2012）
15）《西气东输三线管道工程无损检测技术规范》（Q/SYGJX0212-2012）
16）《西气东输三线管道工程管道防腐补口补伤技术规范》（Q/SYGJX0213-2012）
17）《西气东输三线管道工程穿越工程技术规范》（Q/SYGJX0214-2012）
18）《西气东输三线管道工程清管试压技术规范》（Q/SYGJX0217-2012）
19）《西气东输三线管道工程水工保护技术规范》（Q/SYGJX0218-2012）
20）《西气东输三线管道工程安全与环境监理技术规范》（Q/SYGJX0219-2012）
21）《西气东输三线管道工程竣工验收技术规范》（Q/SYGJX0224-2012）
22）《西气东输三线管道工程用基于应变设计的X80钢管焊接技术规范》（Q/SYGJX0211-2012）
23）《西气东输工程三线管道工程强震区和活动断层埋地管道基于应变设计导则》（Q/SYGJX0236-2012）
2工程概况
2.1概要
本穿越段为西气东输三线西段工程第2标段新疆石河子市段AG026-AG027号桩乌奎高速第一次穿越。
穿越点位于新疆石河子市石河子乡三工店村。
穿越处设计压力为12.0MPa，管径为Φ1219。
本穿越所处线路位置地区等级为一级。
本穿越采用顶管方式穿越。
本设计段管道起、终点桩号和里程分别为AG026-23（里程：
16+293.4）、AG02+16（里程：
16+495.6），与公路交叉角度为90°。
本设计段管道水平长202.20m，实长202.32m。
其中穿越段长度为72.0m，顶钢筋混凝土套管长度60m，钢筋混凝土套管为1800×2000mm（DRCPⅢ1800×2000JC/T640-2010）。
穿越段输气管道用管规格为：
Φ1219×22.0mmX80直缝埋弧焊钢管。
2.2地质、地貌
地形起伏较大，因高速路路基高所以高差较大，穿越段两侧均为农田。
依据钻探揭示，场地内地层描述如下：
①粉质黏土：
黄褐色，可塑-硬塑，局部含植物根系，孔隙稍发育，切面稍有光泽，干强度中等，无摇振反应，韧性中等，局部多夹粉细砂、粉土，分布连续，揭露层厚8.0m，未揭穿。
2.3水文、气象
管道穿越段位于石河子地区，地处准噶尔盆地西南边缘，受北天山、阿尔泰山阻挡，湿暖气流难以进入，形成暖温带大陆性干旱气候，工作区四季温差大，冬季严寒，夏季酷热，昼夜温差大，无霜期长，而且冬夏季长，春秋季短。
年平均气温6.5℃，年内最高气温42.8℃（7月），年内最低气温-37.0℃（12月），最高月平均气温26.1℃，最低月平均气温-13.1℃。
多年平均降雪日30.3天，积雪日118.6天。
年平均无霜期162天，多年平均最大冻土深度1.47m，年平均降水量185.5mm，年平均蒸发量2046mm。
主风向为西南风和西风，风速4～13m／s，最大风速26.0m/s。
标准冻结深度1.47m。
勘察期间道路两侧未见地表水系，勘探深度内未见地下水出露。
2.4人文、交通
穿越点附近交通条件较为便利。
3组织机构及施工部署
3.1管道顶管穿越等级公路组织机构
3.1.1成立管道顶管穿越等级公路领导小组，负责管道顶管穿越等级公路的组织工作。
组长：
邓斌项目经理
副组长：
杨俊明（项目总工程师）张俊华（项目副经理）王辉（安全总监）
组员：
李益平、黄学敏、胡珀、祝忆龙、李满文
3.1.2组织机构
3.2施工部署
根据施工需要，项目部安排专业施工机组或抽调人员组成施工小组进行穿越段的施工作业。
公路混凝土套管的顶进穿越由专门的顶管穿越机组负责，管道的焊接由负责该区段焊接作业的半自动焊接六机组负责完成，穿越段的试压由试压机组完成，防腐机组负责管线穿越前的检漏和补伤，主管段的穿越由半自动焊接六机组负责完成，顶管机组负责后续光缆套管的安装、套管口的封堵等工作。
4主要工序及施工措施
4.1施工准备
4.1.1人员设备及材料进场报验。
4.1.2组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底、进行HSE培训及交底。
4.1.3开工前先与高速公路管理部门联系，按照高速公路管理部门的要求办理穿越施工手续，按其要求设置相应的警示标志。
4.1.4向高速公路管理部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路，管道等设施，对于此类设施请主管部门的有关人员现场指定位置，人工开挖，使之暴露，保护方案必须得到主管部门认可。
4.1.5顶管设备、配套设备及其它各种机具准备齐全。
4.2修施工便道
根据现场情况，高速公路穿越处需要修筑进场临时道路，临时道路宽6米，下高速公路时转弯半径为18m，由于高速公路路基较高，修筑临时道路时路两侧边坡按1:
1放坡。
农田内修路时先将表层耕植土剥离堆放，地层铺设一层土工膜，再在其上铺填30cm厚土料，道路面层铺15cm厚砂砾料进行硬化，以便于车辆、材料进入。
施工便道与高速公路和管线便道平顺相接，要符合运输车辆转弯半径要求。
所有临时道路使用完毕后铺填料和土工膜必须全部清除出场，恢复原有地形地貌。
4.3施工场地
在顶管一侧修筑临时施工场地，接收坑一侧利用作业带开挖接收坑。
施工区域勘深度未见地下水露出，操作坑可一次开挖成型。
4.4测量放线
4.4.1根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，确定穿越中心桩、施工带边线、临时用地边线并撒上白灰线，同时用水准仪将高程引测到穿越控制点上，以便控制操作坑挖深。
4.4.2放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。
4.4.3保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、校核操作坑开挖深度和穿越准确度。
4.5作业坑周围降水
根据设计图纸及现场实际情况，勘察期间道路两侧未见地表水系，勘探深度内未见地下水出露，不需要进行作业坑周围降水设计。
4.6作业坑开挖及支护
4.6.1根据设计文件要求，在穿越道路两端各开挖一个工作坑，一个作为作业顶进工作坑，另一个作为接收首节管的工作坑。
我们拟在高速公路穿越点AG026桩号一侧设置顶进工作坑和穿越管线焊接、穿越施工场地，另一侧为接收坑。
4.6.2根据顶管作业的工作要求，顶进操作坑底部工作面长度、宽度均设为5m，顶进作业操作坑的开挖深度由设计管底高程、滑动支撑块的高度、套管壁厚、顶进轨道的高度、作业坑底部垫层的厚度等来确定，设计钢管底标高为482.9m，坑底标高为482.3m（滑块60mm+套管140mm+轨道160mm+240厚垫层总厚度约600mm）。
作业坑开挖示意图：
由此确定出顶进作业坑和接受坑的挖深，具体见下表：
穿越道路
G312国道
工作坑
顶进工作坑
接收坑
坑顶高程
488.4
486.9
坑底高程
482.3
482.2
挖深
6.1
4.6
4.6.3在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：
a、要考虑有充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。
b、要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，使压缩变形最小，当反作用力取消时，能基本恢复原位，以充分发挥千斤顶的有效冲程。
c、后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以避免产生偏心受压。
d、根据土质情况，后背墙采用平铺道木、加专门的中间为工字钢两面用钢板焊接成的专用靠背挡板（中间为200mm工字钢连续平铺，两面为厚22mm的钢板焊接，面积为2000mm×2000mm），可以承受顶管作业的后座力。
e.顶管工作坑及装配式后背墙的墙面必须与管道轴线垂直，其施工允许偏差必须符合下表的规定。
项目
允许偏差
工作坑每侧
宽度
5-8mm
长度
装配式后背墙
垂直度
0.1%H-0.2%H
水平扭转度
0.1%L-0.2%L
注：
1、H为装配式后背墙的高度2、L为装配式后背墙的长度
4.6.4为保证顶管时操作方便，在作业坑底部用C20素混凝土做300mm厚垫层，上面铺设道木作为安装顶管导轨的基础。
4.6.5为防止雨水等对施工作业造成影响，四周做50×50cm高土梗防止雨水灌入坑内。
4.6.6工作坑支护
按作业坑大小尺寸和深度开挖基坑，然后在坑壁四周进行钢筋绑扎、模板支护、浇注混凝土工作，制作混凝土护墙；护墙混凝土凝固达到强度要求时，将模板拆除完成挡墙的施工。
后背墙土体尽量避免超挖，如超挖要用挡墙同标号砼或砌石进行填充，保证后背墙有足够强度。
4.7顶管设备安装就位
4.7.1设备下坑前，要对已挖好的基坑进行测量找平，符合技术要求。
4.7.2作业坑处理完毕，用25t汽车吊安装后靠背挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。
两导轨必须顺直平行等高，其纵坡与管道设计坡度一致，导轨安装的允许偏差为：
轴线位置：
3mm
顶面高程：
0-+3mm
两轨内距：
±2mm
4.7.2.1安装后的导轨应牢固不得在使用中产生位移并经常检查校核千斤顶的安装应符合下列规定：
4.7.2.1.1千斤顶宜固定在支架上并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中心的垂直线上
4.7.2.1.2当千斤顶多于一台时宜取偶数且其规格宜相同，当规格不同时其行程必须同步并将同规格的千斤顶对称布置
4.7.2.1.3千斤顶的油路必须并联每台千斤顶有进油退油的控制系统
4.7.3安装护圈
护圈装于首节管端部，护圈由外壳内环和肋板三部分组成，护圈外壳套于顶进管外部,遮板端部呈20°～30°角，尾板宽度15～20厘米，护圈使用25mm钢板制作。
1—遮板2—尾板
3—套管壁4—环梁
5—筋板
套管护圈示意图
4.7.4安装管节
管节坑下安装前必须先进行外观检查包括管端面的平直度，管壁表面的光洁度及端面上无纵向裂缝。
检查合格的管子用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。
详见顶管穿越示意简图。
4.7.5千斤顶着力点为被顶管端面离管底1/3管径处。
故千斤顶下面需要搭台，千斤顶为两个，按管中线对称布置。
管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁，方顶铁和横铁。
环形顶铁安放在管端面处，它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300～500毫米。
它的作用是使方顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。
方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁，因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。
方顶铁的两顶端面严格要求平整与平行，若达不到这一要求时不可使用。
因为顶铁端面不平行，在作业时容易发生顶铁外弹。
套管采用钢承口型钢筋混凝土套管，规格为DRCP1800×2000ⅢJC/T640-2010。
4.8顶管作业
4.8.1顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。
千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁，然后继续顶进。
1—混凝土套管2—环型顶铁3—U型顶铁4—千斤顶
5—桁吊6—后背墙7—轨道8—垫层
顶管穿越示意图
首节管节顶进方向是顶进作业成功的关键,顶进时要随时测量和纠偏,每顶进0.3米要进行一次测量,并根据测量结果进行纠偏,避免产生偏差。
顶铁安装必须平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。
顶进时注意油压变化，发现不正常时立即停止顶进，并检查原因。
千斤顶活塞伸展长度必须在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。
在整个顶进操作中必须坚持连续作业。
4.8.1.1采用手工掘进顶管法时必须符合下列规定：
a）工具管接触或切入土层后必须自上而下分层开挖，工具管迎面的超挖量要根据土质条件确定。
b）在允许超挖的稳定土层中正常顶进时管下部135°范围内不得超挖，管顶以上超挖量不得大于1.5cm；管前超挖必须根据具体情况确定，并制定安全保护措施。
4.8.2管道接口
管节安装时接口部位用橡胶密封圈密封，橡胶圈不得有气泡、破损、大飞边等缺陷，胶圈使用前保持清洁，安装时不得使用铁锤、钢钎等硬物撬装。
胶圈就位后缝隙处用沥青麻丝抹平。
同时在砼套管钢圈和胶圈上涂刷洗洁精以减小安装时摩擦力。
胶圈装好后使用两个千斤顶均匀顶进，使套管就位。
套管就位后检查胶圈状况，如果有扭曲、顶翻现象要将管子退出重新安装。
顶管完成后在管内侧两管节对口的地方用M20水泥砂浆将缝隙填平。
4.8.3弃土外运
从工作面开凿出的碎土要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后用吊斗垂直提升至地面，顶管结束后将所有挖出的碎土拉运到指定的弃渣地集中处理。
4.8.4钻孔灌浆
砼套管顶进完成后视情况从注浆孔向套管上半周灌注水泥浆，套管灌浆孔应放置在顶部中心、第一象限45°处及第四象限45°处，孔的纵向间距不大于1m。
灌浆时每排孔按照先下后上原则进行灌浆，下部孔灌满溢浆后再灌上部孔。
4.9顶管质量控制与误差校正
4.9.1质量控制
4.9.1.1顶管的质量要求
顶进管道允许偏差（mm）
项目
允许偏差
轴线位置
50
管道内底高程
D<1800
+30-40
D≤1800
+40-50
相邻管间错口
钢管道
≤2
钢筋混凝土管道
15%壁厚且不大于20
对顶时两端错口
50
注：
D为管道内径（mm）。
4.9.1.2顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在5′～20′之间为宜。
4.9.2顶管质量的检测
4.9.2.1管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，以保证顶管的质量。
顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。
其原因有以下几个方面：
a）由于两侧千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。
b）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差。
在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。
c）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。
d）导轨安装有较大误差。
e）顶铁制造质量差，受力后变形。
根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量，开始顶进的首节测量非常重要，首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。
f）对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，每顶进0.6m测量一次，管线位置发生偏移时，及时采取校正措施。
4.9.3顶管质量的控制
4.9.3.1用水准仪从坑外引进绝对高程，可以将顶进管段的各点高程一一测量出来。
顶管时的方位偏差，可在坑上面引出中线，在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。
4.9.3.2对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后，方准进行顶进作业。
4.9.3.3在顶第一节套管前先用径纬仪测套管中心、用水准仪测套管前后高差，套管中心线应与管道中心线应一致。
当套管顶进1m后，再以人工内挖土掘进，顶管时在套管头处、套管外用泥浆作润滑剂，保证顶管时液压缸压力，收回顶管装置活塞，加入顶铁，然后用顶管器再顶，收回顶管装置活塞，直至顶完第一根套管。
第一节套管顶进中心线偏差不超过管长3%（6cm），初始顶进时每顶进300mm应检查一次，正常顶进后没顶进1m至少检查一次，出现偏差必须及时进行纠偏。
4.9.4顶管偏差校正
4.9.4.1在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施，偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐校正过来，偏差过大校正就很困难，因而在顶管过程中必须勤校测，发现偏差及时校正。
校正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法，具体作法如下：
1）挖土校正法：
在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置，校正中不得猛纠硬调，以防产生相反结果。
当管前土方被切削形成一定的土洞孔隙时，利用顶力设备。
当偏差为10-20毫米时，可采用此法校正。
2）顶木校正法：
当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。
3）千斤顶校正法：
这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。
4）加垫块校正法：
即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。
4.9.4路面沉降观测
在顶进作业过程中，要随时观测路面沉降情况，防止塌方，当沉降量超过规定时，要及时采取注浆等措施，及时处理隐患，避免塌方。
4.10设备、材料吊拆
当套管顶进至对面接收坑时，套管穿越完毕，吊拆设备及作业坑支护，清除管内碎土，将靠背墙和基础垫层破碎后拉运到指定的弃渣地集中处理。
然后进行误差测量和钢管穿越施工。
4.11穿越主管预制
4.11.1根据设计要求，选择穿越施工场地，利用施工作业带进行布管，然后进行穿越段管道的组对焊接,焊接作业由焊接六机组完成，组对焊接在砼管顶进坑一侧进行，利用顶进坑穿管，减少开挖支护工作量。
4.11.2穿越段钢管组装、焊接采用半自动焊，焊接执行《西气东输三线管道工程线路焊接技术规范》（Q/SYGJX0210-2012）及《西气东输三线管道工程线路工程施工技术规范》（Q/SYGJX0209-2012）标准。
穿越段与一般段均采用φ1219×22mmX80直缝埋弧焊钢管。
冷弯弯管采用防腐合格的φ1219×22mm直缝埋弧焊钢管现场弯制，曲率半径R=50D。
热煨弯管工厂预制，曲率半径R＝6D。
冷弯弯管明细表见下表：
表5-1乌奎高速穿越冷弯弯管明细表
序号
里程
（km+m）
角度
（°′）
曲率半径
方向
曲线长
（m）
切线长
（m）
外矢距
（m）
壁厚
（ｍｍ）
1
16+343.1
537
Rc=50D
纵上
5.98
2.99
0.07
19.1
热煨弯管明细表见下表：
表5-2乌奎高速热煨弯管明细表
序号
里程
（km+m）
角度
（°′）
曲率半径
方向
壁厚
（ｍｍ）
1
16+316.4
6452
Rc=6D
水平
22
2
16+440.7
3428
Rc=6D
空间
22
3
16+479.5
5544
Rc=6D
空间
22
4.11.3穿越段钢管组焊完毕后必须进行100%的X射线探伤和超声波探伤，质量达到规范和设计要求。
4.11.4穿越段钢管探伤合格后，便可对其组焊焊口进行防腐。
管道主体防腐执行《西气东输三线管道工程钢质管道三层结构聚乙烯防腐层技术规范》（Q/SYGJX0206-2012）。
4.11.5防腐合格后，按设计和规范要求，对组焊完的穿越管段进行单独试压。
试压按照《西气东输三线管道工程线路工程施工技术规范》（Q/SYGJX0209-2012）进行。
4.11.5.1试压头制作
1）试压装置短管为φ1219×22mm，材质为X80；椭圆封头为φ1219mm，PN25MPa，材质为X80；进水口、出水口阀门为DN150、PN25MPa的焊接闸阀。
2）压力表接管为DN15×
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